리튬인산철의 수명, 안정성의 비밀 : 조건이 맞아야 함 (작동온도 및 C-Rate)

리튬인산철배터리의 문제점.

1) 작동온도가 0도 이상으로 북반구 국가에서는 사용이 제한적임.
2) 평지에 적합하며, 고도차가 있는 지역에서는 저출력의 리튬인산철 배터리가 적합하지 않음.
3) 1 C-rate 이상의 전기차에서는 배터리의 수명이 삼원계 대비 낮음
4) 고출력이 되면(C-rate가 1이상) 화재 위험성이 크게 증가함.


리튬인산철배터리는 IT기기나 캠핑용품에 적합하며, 저출력 전기차나 ESS용으로 제한적으로 사용되어질 수가 있지, 일반전기차에서는 사용하기 적합한 배터리가 아님

작동온도가 넓고, 화학적인구조가 높은 C-rate에서 잘 버텨낼 수 있어야 전기차의 안정성이 확보됨


1) 작동온도
리튬인산철은 저온에 취약하며 작동온도를 0도로 보고 있음. (작동 최저 온도는 -20도)
이에 반해 삼원계배터리의 작동온도는 -20도 (작동 최저 온도는 -40도)

겨울철에 리튬인산철은 안정적인 주행거리를 포기해야함.
북반부 국가들에서는 리튬인산철 배터리를 사용하는데 많은 제약이 존재할 수밖에 없음


2) C-rate (배터리 용량대비 방전량)
전기차 이전에는 현재 EV 만큼 높은 C-rate를 사용할 일이 없었음.
100 Kw 이상의 고용량을 배터리에서 출력으로 다룰 일이 없었음.

전기차외 많이 사용되는 C-rate는 0.3, 0.4 수준에 불과
IT기기, 산업공구, 캠핑용으로 사용되던 배터리는 1 C-rate를 넘어가는 일이 거의 없었음.

리튬인산철 배터리의 측정환경은 보통 0.3 - 0.5 C-rate 환경이고, 이런 환경 아래서 인산철배터리의 장수명 (충방전 사이클 2,000회 이상)이 가능할 수 있음.

현재 전기차는 기본 1 C-rate가 넘어가며, 높게는 3C 고성능 모델은 4C, 5 C-rate까지도 올라감.

높은 C-rate에서 리튬인산철배터리는 충방전회수가 급격하게 줄어듬.

1 C-rate를 기준으로 리튬인산철배터리와 삼원계 배터리의 충방전회수는 크게 차이가 없으며, 2 C-rate 이상이 되면 충방전회수는 급격하게 삼원계 배터리가 인산철배터리 대비 높아짐.

C-rate가 올라가면 리튬인산철배터리는 화재위험이 크게 증가함.
BYD의 PHEV의 배터리 용량은 약 15 - 17kWh이며, 전기모터 스펙은 130kW, 140kW 정도임.
높은 C-rate의 BYD 인산철배터리를 사용한 PHEV가 40대 넘게 화재가 났음.
리튬인산철배터리를 사용하는 PHEV의 문제점은 배터리 용량은 15Kwh에 불과하지만 모터출력이 100Kw가 넘어 용량대비 방전률이 너무 높아 화재에 취약해 짐
PHEV용 배터리 가격이 높은 이유도 이러한 문제점을 해결하기 위해 캐퍼시터를 더 많이 사용해야하고 이는 배터리 가격상승으로 이어짐.


리튬인산철배터리는 1 C-rate 이하에서는 안정적으로 잘 동작하며 수명도 삼원계 배터리
대비 길지만, 1 C-rate 이상이 되면 안정성 및 수명이 크게 저하됨.

전기차 1 C-rate는 60kWh 배터리에 70 - 80마력 출력의 스펙에 불과함.
홍광미니의 출력이 37마력에 불과
아이오닉5는 2 C-rate가 넘어감.

고저차가 있는 곳에서는 고출력이 필요하기 때문에 낮은 C-rate의 전기차는 사용하는데 제약이 따름.


리튬인산철배터리가 적합한 전기차는 40kW(약 55마력) - 50kW(약 68마력) 정도의 스펙 조건하에서 0.5 C-rate에서 운행이 가능하기 때문에 리튬인산철배터리가 말하는 1500회 이상의 충방전 사이클을 보증할 수가 있음.

전기차에서 리튬인산철배터리가 수명이 길수가 없음. (3원계 배터리도 저출력에서는 충방전회수가 증가)


https://www.youtube.com/watch?v=qMUMJSCutZo

“광무 IR자료” 내용 중

사업리뷰
1) 2022년 매출액 : 리튬염 매출 비중 80%
2) 2차전지 진출 1년만에 체질개선 성공
인원 구조조정 132명에서 57명으로 축소 (기존 NI, SI 사업부 인력 축소)
3) 2023년 리튬염 유통매출
엔켐 리튬염 유통은 광무가 전담
전해액 제조원가의 40%는 리튬염 (예, 1조원 시 40%인 4,000억)
리튬염 이익률은 8 - 10% (환율 관리 실패시 6%로 낮아짐)
리튬 가격은 일시적으로 높아진 상황으로 차츰 안정화될 것
4) 첨가제 이익률은 20%대

"이차전지 소재 수직계열화 풀 라인업 구축"
리튬염 유통부터 첨가제 직접 개발/생산/납품
광무는 '기술', '생산라인(설비)', '판매루트' 3가지를 모두 가지게 됨.

첨가제 업체 인수
1) 특허 기술, 첨가제 기술자, 설비 보유 확보
2) 대기업 벤더로 즉시 매출 확보가 가능한 업체
납품처와 기술테스트 일정한 수치가 나와야 하기 때문에 기술 진입 장벽이 있음.
설비 기반시설이 많이 들어 진입 장벽이 있는 사업
첨가제는 고부가가치 기술로 첨가제만 한국 일본이 하고 있음. (비교 업체 천보)
첨가제 비교대상인 천보만 제대로된 첨가제를 생산하고 있으며, 시장에서 가격조절이
안 되는 상황
3) 첨가제 밸류 체인 완성시 이익률 20%대 진입
리튬염 유통 : 7 - 10% < 전해액 15% < 첨가제 20%

재무관련
1) 남은 CB는 약 170억(오정강 대표 콜옵션 50억 제외)으로, 이미 600억 정도가 소진되어 자본화 됨
2) 부채 : CB부채 + 오창공장(45억), 23년 상반기에 순자산만 1,100억
3) 2019년 자본 90억에서 현재 자본 908억으로 우량한 재무구조 달성

기타 대외 사업 환경
1) 매출처인 엔켐이 올해 전해액 생산량을 2022년 대비 2배인 10만 톤으로 설정
광무가 공급해야하는 리튬염 물량도 급증 예상
2) 엔켐이 추진하고 있는 미국 내, 미시간주, 켄터키주, 테네시주, 오하이오주, 신규공장 4곳의 준공이
2026년 완료되면 미국에서만 30만톤 규모의 전해액 생산능력을 보유
광무가 엔켐 미국공장에만 공급해야하는 리튬염은 현재 대비 7배 증가 (2023년 리튬염 매출 2,000억 예상)
3) 광무가 전량 납품 중인 엔켐의 메인 밴더는 SK온(300조 기수주)이었으나, 23년부터는
LG엔솔 (400조 기수주)로 LG엔솔의 비중이 급증
향후 5년간 엔켐과 광무의 매출은 줄지 않음.
4) 미국 인플레이션 감축법(IRA)의 수혜는 엔켐
엔켐은 미국 조지아주(백만평 이상) 공장을 이미 확보
LG엔솔은 엔켐 제품을 사용할 수 밖에 없는 임장임.
천보도 미국에 공장이 없음.

에코프로 2023년 2월 10일기준 공매도 잔고금액 340억에서 23년 3월 17일 기준 공매도 잔고금액 1,794억으로 5.3배 증가. 공매도의 끝은?

광무의 첨가제 시장 진출


1) 현재 가장 빠르게 성장하고 있는 전해액 업체인 엔켐과 광무가 실질적으로 한 몸

전해액 업체는 첨가제에 대한 이해도가 가장 높으며, 특히 엔켐의 오정강 대표는 천보가 첨가제 사업을 시작할때 천보 첨가제에 대한 기술적 도움을 준 사람이기도 함.


2) 엔켐은 다른 전해액 업체들과 마찬가지로 자체적인 첨가제 기술을 가지고 있으며, 현재 자체적으로, 국책사업(LiPO2F2용 첨가제 등)으로 또는 국내외 배터리 업체와 첨가제 연구개발을 진행 중에 있으며, 이미 몇몇 첨가제들은 현재 국내 공장에서 양산 중

엔켐 제천공장에는 첨가제 양산 라인을 가지고 있으며, 이곳에서 일부 첨가제들을 직접 생산하고 있음.

광무는 이러한 엔켐의 기술적 지원아래 첨가제 사업을 진행할 예정.


3) 광무는 2021년 오정강 대표의 개인회사로 첨가제 연구생산 기업인 엠아이팜제천을 인수하여 해당 시설을 바탕으로 현재까지 첨가제 양산을 위한 노하우를 고도화시키고 있음.


4) 광무가 생산한 첨가제는 엔켐에 납품할 예정으로, 타 업체들에 비해 고객사에 대한 부담이 적다는 것이 광무의 첨가제 사업의 최대 장점 중 하나가 될 것.

아무리 좋은 첨가제를 만들 기술력을 가지고 있다고 해도 판로가 확보되지 않으면 소용이 없는데, 이러한 부분에서 광무는 엔켐이라는 확실한 고객사가 있으며 엔켐을 통해 증명된 첨가제를 향후 엔켐 외 고객사들로 확대할 수 있음.


5) 엔켐과의 첨가제 JV 설립, 국내 기존 첨가제 업체 인수, 기존 엠아이팜제천 공장 증설 등을 통해 곧바로 첨가제 사업에서 실질적인 매출을 올릴 수 있는 준비를 진행 중에 있음.



CSR 공시전일(23. 03. 23)까지의 공매도 잔고수량 및 금액 상황

2050년까지 탈탄소를 위해 필요한 배터리의 용량은 240TWh로 현재 1Twh 대비 240배 커질 것으로 예상되고 있습니다.

현재 2차전지 산업은 전기차용 배터리를 중심으로 성장해가고 있지만, 향후 전기차용 배터리가 차지하는 배터리 용량은 115Twh로 전체 필요량의 48%수준이고, 나머지 52%는 발전/난방 및 그리드 등 ESS용 시장이 급속도로 커질 것이며, 항공기, 선박 등 다른 모빌리티 산업 쪽에서도 그 수요가 큰 폭으로 증가할 것으로 보여집니다.

때문에 향후 배터리 시장의 확대를 EV에만 국한시키는 것은 너무 단편적인 시각으로 보이며, 전기차용 배터리 시장 이외의 더 큰 시장도 존재하고 있다는 것을 염두해야 할 것입니다.

미중 패권경쟁으로 중국산 배터리의 미국(더 나아가 서방진영) 진출이 제한되어져 있는 가운데, 국내 배터리업체들은 중국의 빈자리를 빠르게 메꾸고 있는 상황이며, 한국 배터리사들이 강점을 지니고 있었던 EV용 3원계 배터리 외에 인산철배터리, ESS용 배터리 시장 진출을 빠르게 추진하고 있으며, 관련된 국내 소재업체들의 동반성장이 기대됩니다.

https://www.pinpointnews.co.kr/news/articleView.html?idxno=185316

IRA 세부안에 대한 발표지침을 앞두고 시장은 메탈/소재업체들에 대한 시장의 관심이 뜨거운 상황입니다. 양극재, 음극재, 첨가제와 같은 소재를 광물로 규정할 것인가 아니면 부품으로 규정할 것인가에 따라 국내 소재업체들의 향후 사업 방향성이 결정될 것으로 보여지는데, 현재까지는 2차전지 소재들이 부품이 아닌 광물로 분류되어 한국(FTA 체결국)에 생산되어도 미국 보조금을 받을 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

소재가 광물로 인정받게 되면, 국내 업체들은 미국에 생산시설을 건설하지 않고 국내 생산시설에서 소재를 생산하여 미국에 있는 배터리 공장으로 수출을 하면 되기 때문에 원가 절감 등 다양한 수혜가 기대됩니다.

특히 양극재 처럼 매출액이 높고 마진이 상대적으로 낮은(하이 싱글) 소재는 이러한 혜택을 가장 크게 받게 될 것으로 기대됩니다.
기대대로 IRA 세부안 확정된다면, 양극재 밸류체인 중에서 양극재 보다 전구체, 리튬(수산화리튬/탄산리튬) 쪽의 수혜가 높을 것으로 보이는데, 이는 중국으로부터 전구체 수입의 80% 이상을 의존해 왔던 국내 양극재 업체들이 향후 국내에서 전구체를 소싱하는 방향으로 바뀌어야 하기 때문입니다.

국내 양극재 업체들이 전구체를 중국에 의존해 왔기 때문에, 양극재 체인의 국내 미드/업스트림 업체들은 한국 양극재 성장에 따른 수혜를 온전히 누릴 수가 없었으나, 향후 전구체를 국내에서 소싱하게 된다면 전구체 생산업체, 리튬관련 업체들의 성장성은 향후 매우 높아질 것으로 추정됩니다.

이러한 이유로 최근 전구체 관련된 에코프로(에코프로이노베이션+에코프로머티리얼즈)와 코스모신소재(양극재 + 전구체), 에코앤드림과 같은 업체들의 주가가 상대적으로 더 강하다고 할 수 있으며, 전구체 국내 생산을 위한 수산화리튬 생산(포스코홀딩스, 하이드로리튬 등) 및 임가공업체(강원에너지, 미래나노텍, 대보마그네틱, 금양 등)들의 주가 상승률이 높았습니다.


전구체 관련 업체 : 포스코퓨처엠(22년 기준 국내 capa 1.5만톤/2024년 기준 capa 4.5만톤), 에코프로머티리얼즈(22년 기준 국내 capa 5만톤/23년 capa 10만톤), LG화학(고려아연과 현재 공장 건설 중), 코스모신소재(삼성SDI 전구체 기술 인수), 에코앤드림, 엘앤에프 (공장건설 검토 중)

수산화(탄산)리튬 정제업체 : 포스코홀딩스, 에코프로이노베이션, 하이드로리튬(어반리튬)

수산화리튬 분쇄/건조 등 임가공업체 : 강원에너지, 미래나노텍, 대보마그네틱, 금양

※ 국내 전해액/첨가제 산업이 부진했던 이유와 IRA로 인한 기대



첨가제가 배터리산업에 있어 매우 중요한 소재이며, 기술적 해자도 높음에도 불구하고 국내 첨가제 산업이 다른 소재 대비 발전이 상대적으로 더딘 이유는 지금까지 국내 배터리 업체들이 전해액을 중국에 의존해 왔기 때문.


중국 셀업체 뿐 아니라, 국내 배터리 3사도 대부분(특히 LG엔솔)의 전해액을 중국업체로부터 공급받아왔기 때문에 첨가제도 중국의 전해액업체들로부터 공급받는 구조를 가져갈 수밖에 없었으며, 이러한 이유로 국내 첨가제 산업이 크게 발전하지를 못하였음.


중국 전해액업체들은 탄산리튬-LiPF6-특수전해질-용매/첨가제-전해액으로 이어지는 수직계열화를 바탕으로 높은 가격경쟁력으로 중국 뿐 아니라 한국 배터리 3사가 사용하는 전해액 대부분을 공급


전해액 산업이 중국 위주로 성장을 해왔기 때문에 첨가제 업체도 중국 전해액 업체 위주로 성장


원자재의 비중이 높은 배터리 소재 산업에 있어 수직계열화는 매우 중요하며, 수직계열화가 되어 있는 업체와 그렇지 못한 업체의 경쟁력은 매우 큰 차이를 지닐 수밖에 없음.


엔켐은 빠른 Capa증설과 수직계열화를 시도하며, 미국 IRA와 유럽 CRMA로 인한 중국업체 들의 공백을 대체하고자 하고 있음.

리튬염 유통 및 첨가제를 담당하고자 하는 광무와 같은 업체는 이러한 엔켐의 수직계열화의 일환임.

엔켐은 글로벌 전해액 업체 중 앞으로 가장 빠르게 성장할 것으로 기대되며, 수직계열화에 적극적인 업체이기에 엔켐의 첨가제 사업을 맡을 광무의 중요성은 계속해서 커질 것


엔켐은 국내 전해액 업체들 중 유일하게 중국 CATL과 Lishen 등 인산철배터리를 만드는 업체들을 고객사로 확보하고 있어, 국내 배터리 업체들의 LFP배터리 시장 진출의 수혜를 입을 것으로 보여짐.


배터리 4대소재인 양극재, 음극재, 분리막, 전해액에서 전해액과 음극재 산업이 중국 의존도가 특히 높았으며 미국 IRA 법안으로 인해서 향후 국내 전해액(첨가제)과 음극재 산업이 보다 빠르게 성장할 것으로 기대


마찬가지의 논리로, 양극재 산업에서도 지금까지 중국 의존도가 높았던 전구체, 리튬 체인이 상대적으로 더 높은 성장성을 보여줄 것으로 예상





이번 IRA 세부지침에서 배터리 부품(Battery Components)에 배터리셀&모듈, 분리막, 전해액, 양극판, 음극판이 포함되어졌습니다.

부품으로 분류된 품목들은 미국 현지에서 생산을 해야 세액공제 혜택을 미국 현지 생산이 필수적입니다. 그리고 이들 품목에 대해서는 생산세액공제(AMPC) 혜택이 주어지게 됩니다.
이번 IRA 세부지침에서는 AMPC의 범위가 명확히 제시되지는 않았지만 근시일 안에 발표될 것으로 예상되고 있기 때문에, 이는 미국 현지에서 생산을 해야하는 국내 업체들에게 많은 부분 자금적 부담을 줄여줄 수 있을 것으로 보여집니다.

상대적으로 규모가 작은 전해액 업체들에게 AMPC가 혜택이 큰 호재로 작용할 것으로 보여지며, 오래전부터 미국 시장 진출을 가장 공격적으로 진행해왔던 엔켐에게 AMPC는 큰 도움이 될 것으로 보여집니다.

엔켐은 자금적 여력이 충분하지 못해, 외부자금조달 등을 통해 전해액 생산시설 확장을 추진하였으나, 이번 미국 AMPC 수혜로 미국 생산시설 확장에 가속도가 붙을 것으로 보여집니다.

IRA 수혜에 많은 기업들이 언급되어 왔지만, 전해액 업체 특히 엔켐은 시장에서 관심이 상대적으로 적었으나, 이번 IRA 세부지침에 가장 큰 수혜주 중 하나라는 것을 시장도 알아주지 않을까 싶습니다.